[发明专利]一种低温高效SCR脱硝催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及主要大气污染物氮氧化物脱除的技术领域，特别是涉及一种低温SCR烟气脱硝催化剂的制备方法，适用于火电厂、水泥厂等燃煤锅炉低温烟气处理。

背景技术

近年来，随着工业技术的飞速发展使得人类对燃煤、石油、天然气的需求量也逐渐年增加，加上机动车数量的激增，不可避免的对大气环境造成了严重的污染。氮氧化物(NO_x)是造成大气环境污染的主要祸首之一，会引起酸雨、光化学烟雾、灰霾以及对人类健康和动植物生长造成极大的危害，其中燃煤锅炉排放的烟气是大气中氮氧化物主要得来源之一，约占46%。

目前，选择性催化还原（SCR）法是应用最广泛最有效的脱硝技术，主要是将还原剂NH₃注入烟道气中与烟气混合，在催化剂作用下，NH₃在一定温度下有选择性的与NO_x发生氧化还原反应生成N₂和H₂O，主要涉及反应如下：

催化剂的选择是SCR脱硝方法中比较重要的环节，目前使用最广泛的是金属氧化物脱硝催化剂，主要有V₂O₅/TiO₂、V₂O₅-WO₃/TiO₂、V₂O₅-MoO₃/TiO₂等，这类催化剂活性温度要求较高在400℃左右，且生产成本昂贵，此外，催化剂活性还易受水蒸气、SO₂等的影响，因此开发低温环境下的不受影响SCR催化剂显然具有现实意义。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种低温高效SCR脱硝催化剂的制备方法，该方法制备的低温SCR脱硝催化剂具有良好的低温脱硝性能。

本发明的一种低温高效SCR脱硝催化剂，其特征在于：所述催化剂主体材料为凹凸棒土与二氧化钛复合物，辅助组分为氟。

本发明还提供所述低温高效SCR脱硝催化剂制备方法，包括以下步骤：

步骤1、将20g凹凸棒土超声波条件下分散到200ml去离子水中，再向其中加入质量分数为37%的盐酸溶液20ml，一定温度水浴回流反应后过滤洗涤至中性并干燥，得到提纯后的凹凸棒土备用；

步骤2、将1g提纯的凹凸棒土加入到50ml烧杯中，再向其中加入钛酸四丁酯、无水乙醇、乙酰丙酮和去离子水，室温中搅拌反应得到溶胶再变为凝胶，将所得凝胶烘干后煅烧研磨得到凹凸棒土与二氧化钛复合物备用；

步骤3、将一定量氟化铵溶解于20ml去离子水中，向其中加入制备的凹凸棒土与二氧化钛复合物，氨水调节pH=10，于一定温度下浸渍处理；

步骤4、浸渍反应后，对复合催化剂过滤洗涤至中性并移至烘箱进行干燥，再移入马弗炉以煅烧，制得氟掺杂凹凸棒土和二氧化钛的SCR脱硝催化剂。

作为优选的制备方法，步骤1所述的回流反应为60℃水浴中回流12小时。

作为优选的制备方法，步骤2所述的钛酸四丁酯、无水乙醇、乙酰丙酮和去离子水的用量分别为8.8ml、15ml、10ml和10ml。

作为优选的制备方法，步骤2所述的煅烧温度为400℃，升温速率为10-15℃/min，煅烧时间为8小时。

作为优选的制备方法，步骤3所述的氟化铵用量为钛酸四丁酯与氟化铵的摩尔比为10~1:1。

作为优选的制备方法，步骤3所述的一定温度为室温25℃，浸渍时间为24小时。

作为优选的制备方法，步骤4所述的煅烧温度为300℃，升温速率为10-15℃/min，煅烧时间为6小时。

上述催化剂可用于燃煤发电厂催化烟道气中氮氧化物还原为氮气的反应。

本发明选取凹凸棒土代替钒基类氧化物与二氧化钛进行复合，凹凸棒土廉价易得，成本相对于钒基类氧化物来说大大降低，且凹凸棒土是一种层链状富镁硅酸盐粘土矿物，呈针状或纤维状，具有较大的比表面积，表面有能起反应的-OH组织，特殊的层链状结构可产生发达的沸石类孔道，并具有一般粘土的特性，常用作吸附剂、催化剂和催化剂的载体。

与现有SCR脱硝催化剂制备技术相比，本发明具有以下有益效果：